نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

بررسی یکپارچگی سطح فولاد زنگ‌نزن AISI 304 در سنگ‌زنی الکتروشیمیایی با تحلیل هم‌زمان زبری سطح و درصد تخلخل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس ، گروه مهندسی مکانیک
2 دانشگاه تربیت مدرس- دانشکده مهندسی مکانیک
3 دانشگاه تربیت مدرس
10.22060/mej.2026.25003.7926
چکیده
فرآیند سنگ‌زنی الکتروشیمیایی، به‌عنوان یک روش هیبریدی مبتنی بر ترکیب سایش مکانیکی و انحلال آندی، رویکردی کارآمد برای بهبود کیفیت سطح و کاهش آسیب‌های حرارتی در فولادهای سخت‌برش، به‌ویژه فولاد زنگ‌نزن AISI 304، به‌شمار می‌آید. با این حال، زبری و تخلخل سطح در این فرآیند به‌شدت تحت تأثیر شرایط عملیاتی و رفتار آن‌ها ماهیتی غیرخطی دارد. در این پژوهش، به‌منظور بررسی اثر سه پارامتر کلیدی شامل غلظت الکترولیت (20–180 گرم بر لیتر)، ولتاژ اعمالی (5–25 ولت) و سرعت چرخش سنگ (500–2500 دور بر دقیقه)، یک سامانه آزمایشگاهی اختصاصی طراحی و توسعه یافت. زبری سطح با استفاده از پروفایلومتر لیزری و میزان تخلخل از طریق تحلیل تصویری در نرم‌افزار ImageJ اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد افزایش غلظت الکترولیت موجب کاهش تدریجی زبری از حدود 15 تا 4 میکرومتر و افزایش تخلخل از 1.2 تا بیش از 5 درصد می‌شود. همچنین، تغییرات ولتاژ الگوی غیرخطی داشته و در محدوده 10 تا 15 ولت تعادل مطلوبی میان زبری و تخلخل سطح حاصل گردید، در حالی‌که ولتاژهای بالاتر موجب خوردگی بیش‌ازحد و افت یکنواختی سطح شدند. افزایش سرعت چرخش تا حدود 1500 دور بر دقیقه نیز بهبود نسبی زبری سطح را به‌دنبال داشت. در مجموع، ترکیب غلظت 180 گرم بر لیتر و ولتاژ 15 ولت به‌عنوان شرایط بهینه برای دستیابی به سطحی صاف و تخلخل کنترل‌شده تعیین گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of Surface Integrity of AISI 304 in Electrochemical Grinding through Simultaneous Analysis of Surface Roughness and Porosity

نویسندگان English

Armin Rezaei 1
amir RASTI 2
mohammad yazdani 3
1 Department of Mechanical engineering , trabiat modares university
2 Department of mechanical enginering, Tarbiat modules university
3 tarbiat modares university
چکیده English

The electrochemical grinding (ECG) process, as a hybrid technique combining mechanical abrasion and anodic dissolution, offers an efficient approach for improving surface quality and minimizing thermal damage in hard-to-machine steels, particularly AISI 304 stainless steel. However, the surface roughness and porosity in this process are strongly affected by operating conditions, exhibiting inherently nonlinear behavior. In this study, a dedicated experimental setup was designed and developed to investigate the effects of three key parameters: electrolyte concentration (20–180 g/L), applied voltage (5–25 V), and wheel rotational speed (500–2500 rpm). Surface roughness was measured using a laser profilometer, while porosity was quantified through image analysis in ImageJ software. Results indicated that increasing electrolyte concentration gradually reduced surface roughness from approximately 15 to 4 μm, while porosity increased from 1.2% to over 5%. Moreover, voltage variation exhibited a nonlinear trend, and an optimal balance between roughness and porosity was achieved within the range of 10–15 V. Higher voltages led to excessive corrosion and loss of surface uniformity. Increasing wheel speed up to around 1500 rpm also resulted in a moderate improvement in surface finish. Overall, the combination of 180 g/L electrolyte concentration and 15 V applied voltage was identified as the optimal condition for producing a smooth surface with controlled porosity.

کلیدواژه‌ها English

Electrochemical grinding (ECG)
AISI 304 stainless steel
surface roughness
surface porosity

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 مرداد 1405